Нанотрубки можно использовать в качестве катализаторов различными способами.
Один из них заключается в пропускании через них электрического тока.
Это позволяет им отдавать электроны молекулам, которые вступают в контакт с реакционными участками.
Такой процесс переноса электронов облегчает химические реакции и ускоряет их.
Как можно использовать нанотрубки в качестве катализатора? - 7 ключевых моментов
1. Методы синтеза
С точки зрения производственных процессов, нанотрубки могут быть синтезированы различными методами.
Традиционные методы включают лазерную абляцию и дуговой разряд.
Наиболее распространенным коммерческим процессом на сегодняшний день является химическое осаждение из паровой фазы (CVD).
Модифицированные методы CVD предполагают использование монооксида углерода в качестве исходного сырья.
В настоящее время развивается направление по использованию экологически чистого или отработанного сырья для производства нанотрубок.
Например, диоксид углерода, полученный электролизом в расплавленных солях, может быть использован для производства нанотрубок из экологически чистого сырья.
Пиролиз метана, представляющий собой прямое термическое разложение метана на водород и твердую сажу (включая нанотрубки), является еще одним методом, использующим отходы или побочные продукты метана в качестве сырья.
2. Влияние исходного сырья
Выбор исходного сырья также может повлиять на процесс синтеза.
Метан и этилен требуют водорода при термической конверсии перед легированием в углеродные нанотрубки.
С другой стороны, водород не играет существенной роли в синтезе нанотрубок через ацетилен, за исключением его восстановительного действия на катализатор.
Было замечено, что при относительно низких концентрациях водорода он может способствовать росту углеродных нанотрубок, синтезированных через метан и этилен, за счет восстановления катализатора или участия в термической реакции.
Кроме того, скорость роста нанотрубок, синтезированных через этилен, выше по сравнению с синтезированными через ацетилен, что указывает на "полимеризационно-подобный механизм формирования".
3. Оптимальное время пребывания
Поддержание оптимального времени пребывания имеет решающее значение для достижения относительно высокой скорости роста нанотрубок.
Слишком низкое время пребывания может привести к невозможности накопления достаточного количества углеродного сырья, что приведет к отходам.
И наоборот, слишком высокое время пребывания может ограничить пополнение источника углерода и привести к накоплению нежелательных побочных продуктов.
4. Зеленые технологии
Нанотрубки также обладают значительным потенциалом в области "зеленых" технологий.
Они могут применяться в таких областях, как бетон, пленки и электроника, где их уникальные свойства предлагают экологически безопасные решения.
Однако флагманским рынком для нанотрубок в "зеленых" технологиях являются литий-ионные аккумуляторы.
Поскольку усилия по декарбонизации стимулируют электрификацию автомобилей, нанотрубки играют важнейшую роль в качестве проводящих добавок в литий-ионных батареях.
В основном они используются в катоде в составе проводящей пасты.
Также изучается возможность использования нанотрубок в батареях нового поколения, таких как литий-воздушные или литий-серные батареи, а также литий-металлические аноды.
5. Влияние на окружающую среду
При оценке воздействия нанотрубок на окружающую среду важно сравнить их с альтернативными материалами.
В случае с углеродными нанотрубками в качестве проводящих добавок их можно сравнить с сажей и графеном.
Сажа, как правило, имеет более высокие выбросы CO2 на килограмм по сравнению с графеном и углеродными нанотрубками, а также более высокие требования к нагрузке в композитах.
Более того, шины, армированные нанотрубками, показали более низкий уровень выбросов наночастиц по сравнению с другими наноуглеродами, согласно исследованию Michelin.
С другой стороны, у графена есть свои проблемы с точки зрения энергоэффективности, потребности в воде и использования жестких химикатов в процессе производства, как, например, в методе Hummer.
6. Устойчивые применения
В целом нанотрубки как катализаторы и их применение в различных отраслях промышленности открывают большие перспективы для развития экологичных и устойчивых технологий.
7. Расширение исследовательских возможностей
Хотите расширить возможности вашей лаборатории в области каталитических исследований? Обратите внимание на KINTEK, вашего надежного поставщика лабораторного оборудования.
Наша передовая продукция разработана для того, чтобы помочь вам использовать возможности нанотрубок в качестве катализаторов.
Наше оборудование позволяет оптимизировать параметры исследования для эффективного роста - от контроля температуры до точной регулировки давления роста.
Ознакомьтесь с нашим ассортиментом систем химического осаждения из паровой фазы (CVD) и инновационными методами, включая экологически чистое и отработанное сырье.
Не упустите потенциал нанотрубок - сотрудничайте с KINTEK уже сегодня и откройте новые возможности в каталитических исследованиях.
Продолжайте исследования, обратитесь к нашим экспертам
Готовы поднять свои исследования на новый уровень?
Свяжитесь с нами прямо сейчас, чтобы получить консультацию!
Откройте новые возможности в каталитических исследованиях вместе с KINTEK.
